钢桥 课件 第2章 钢桥设计基本方法

钢桥设计基本方法设计原则Contents.本章内容提纲桥梁钢材桥梁作用极限状态设计法容许应力法22023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法设计原则自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a

32023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法设计原则2.1安全耐久适用环保经济美观可施工性自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a42023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a

52023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.1

钢材类型1.桥梁用结构钢桥梁用结构钢分为C、D、E、F四种质量等级，表示质量级别由低到高桥梁用结构钢牌号代表屈服强度的汉语拼音首字母规定最小屈服强度值、桥字的汉语拼音首字母质量等级符号例如：Q345qD屈服强度的“屈”字屈服强度数值

“桥”质量等级为D级TsinghuaUniversityofChin

a62023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.1

钢材类型2.碳素结构钢碳素结构钢牌号代表屈服强度的汉语拼音首字母屈服强度数值质量等级符号脱氧方法例如：

Q235AF屈服强度的“屈”字屈服强度数值

质量等级沸腾钢的“沸”TsinghuaUniversityofChin

a72023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.1

钢材类型3.耐候钢耐候钢牌号代表屈服强度的汉语拼音首字母规定最小屈服强度值“高耐侯”或“耐侯”的汉语拼音首字母质量等级符号例如：Q355GNHC屈服强度的“屈”字屈服强度的下限值“高耐侯”质量等级TsinghuaUniversityofChin

a82023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.22.2.2

钢材选用1.结构重要性自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a92023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法名称钢材牌号质量等级应符合的标准钢梁主体结构Q235qD级现行《桥梁用结构钢》（GB/T714）。实物交货技术条件见附录A。钢板在厚度方向承受拉力时，应对钢板厚度方向性能作出要求，符合现行国标(GB/T5313)的相关规定。Q345qD、E级Q370qD、E级Q420qD、E级Q500qD、E级桥梁辅助结构Q235－B.Z现行《碳素结构钢》（GB/T700）连接型钢Q345C现行《低合金高强度结构钢》（GB/T

1591）桥梁钢材2.22.2.2钢材选用2.荷载性质对直接承受动力荷载的构件，应选择质量和韧性较好的钢材，对承受静力和间接动力荷载的构件，可采用一般质量的钢材3.

应力状态应力水平较高的受拉构件或处于三向受拉复杂应力状态的构件，应该选用质量等级更高的钢材自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a102023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁钢材2.2钢材选用连接方法焊接结构的钢材质量等级应高于同样情况下的非焊接结构钢材厚度厚度大的焊接结构应采用质量等级较高的钢材环境温度对经常处于或可能处于低温环境下工作的钢桥,特别是焊接结构，应选择冲击韧性好的钢材,并尽量避免使用厚钢板自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a112023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a

122023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.3公路桥梁作用作用分类自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a132023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法序号分类名称1永久作用结构重力（包括结构附加重力2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩、徐变作用6水浮力7基础变位作用8可变作用汽车荷载9汽车冲击力10汽车离心力11汽车引起的土侧压力12汽车制动力13人群荷载14疲劳荷载15风荷载16流水压力17冰压力18波浪力19温度（均匀温度和梯度温度）作用20支座摩阻力21偶然作用船舶的撞击作用22漂流物的撞击作用23汽车撞击作用24地震作用地震作用桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用2.

汽车荷载计算跨径L0（m）L0≤55＜L0＜50L0≥50Pk（kN）2702（L0+130）360（1）车道荷载：由均布荷载和集中荷载组成布置方法：车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值则作用于相应影响线中的某个影响线峰值处车道荷载车辆荷载自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a142023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法汽车荷载桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用2.

汽车荷载车道荷载的折减系数横桥向布置多车道汽车荷载时应考虑多车道汽车荷载的横向折减；仅布置一条车道汽车荷载时，应考虑汽车荷载的提高自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a152023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法横向布载车道数（条）12345678横向车道布载系数1.201.000.780.670.600.550.520.50大跨径桥梁上的汽车荷载应考虑纵向折减计算跨径L0（m）纵向折减系数计算跨径（m）纵向折减系数150＜L0＜4000.97800≤L0＜10000.94400≤L0＜6000.96≥10000.93600≤L0＜8000.95——桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用2.

汽车荷载（2）车辆荷载2.52.50.61.81.31.8 0.5横向布置：140 1403.01.47.01.430120 1203.01.47.01.415.01.82.5立面布置：自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a162023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法平面布置：桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用2.

汽车荷载（3）汽车荷载的冲击力汽车荷载冲击力标准值=汽车荷载标准值×冲击系数

μ冲击系数：汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数μ=自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a172023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法0.05f

＜1.5Hz0.1767lnf

-0.01571.5Hz≤

f ≤14Hz0.45f

＞14Hz桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用3.

人群荷载自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a182023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法非机动车、行人密集的公路桥梁，人群荷载标准值为上述标准值的1.15倍专用人行桥梁,人群荷载标准值为3.5kN/m2人行道板（局部构件）可以以一块板为单元，按标准值4.0kN/m2的均布荷载计算计算跨径L0（m）L0≤5050＜L0≤150L0＞150人群荷载（kN/m2）3.03.25-0.005L02.5桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用4.

温度荷载（1）均匀温度作用：根据当地具体情况结构物使用的材料和施工条件等因素计算由温度作用引起的结构效应，用线膨胀系数来表示。需要注意的是，计算桥梁结构因均匀温度作用引起的外加变形或约束变形时，应从受到约束时的结构温度开始自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a192023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法气候分区钢筋面板钢桥混凝土桥面板钢桥混凝土、石桥最高最低最高最低最高最低严寒地区46-4339-3234-23寒冷地区46-2139-1534-10温热地区46-9（-3）39-6（-1）34-3（0）桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用4.

温度荷载（2）竖向温度梯度作用：双折线竖向温度梯度曲线梁高HT

1T

2只用于钢梁100At其中：T1表示桥面板表面的最高温度，T2表示桥面板表面下100mm处的温度自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a202023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥面铺装类型T1（℃）T2（℃）水泥混凝土铺装256.750mm沥青混凝土铺装层206.7100mm沥青混凝土铺装层145.5日照正温差按图式选取对混凝土结构：当H＜400mm时，A=H-100；当H≥400mm时，A=300mm对带混凝土桥面板的钢桥：A=300mm；日照反温差为正温差乘以-0.5桥梁作用2.32.3.1公路桥梁作用5.

疲劳荷载（1）疲劳荷载模型I采用等效的车道荷载，集中荷载为0.7Pk，均布荷载为0.3qk。Pk和qk按公路-I级车道荷载标准取值，同时应考虑多车道的影响（2）疲劳荷载模型Ⅱ采用双车模型，两辆模型车轴距与轴重相同，两模型车的中心距不得小于40m40 60 105 80 80 802.02.57.01.41.4自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a212023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.1

公路桥梁作用5.

疲劳荷载（3）疲劳荷载模型Ⅲ

采用单车模型，较前两个模型车重最重，轮数较少，适用于正交异性板、横隔板/梁、纵梁等直接承受车轮荷载的局部受力构件的疲劳验算1201201201201.21.2a)

0.2

1.2b)6.02.06.00.61.2自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a222023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.3铁路桥梁作用作用分类《铁路桥涵设计规范》(极限状态法)(Q/CR

9300-2018)作用(荷载)名称《铁路桥涵设计规范》(TB10002—2017)序号作用分类荷载分类序号1永久作用结构自重G1恒载主力12结构附加重力（线路设备自重及人行道自重等）G23预加力P24混凝土收缩作用Fcs和徐变作用Fcc35不均匀沉降作用Fs66土压力Fe47静水压力及浮力Fwf58可变作用基本可变作用列车荷载Q1活载79公路（城市道路）荷载Q2810列车竖向冲击力μQ1911列车离心力Fc1012列车横向摇摆力Flo1113列车荷载引起的土压力Fqe1214挠曲力Frd*2815人行荷载Fp1316气动力q1417其他可变作用列车制动力或牵引力Fb附加力1518风荷载Fw1719温度作用Ft2020伸缩力Fre*2821支座摩阻力Ff1622流水压力Frw1823波浪力Fsw2224冰压力Fi1925冻胀力Ffh2126施工荷载Fcs特殊荷载2627偶然作用列车脱轨荷载Flr2328断轨力Frb*2829船舶或排筏撞击力Fsc2430汽车撞击力Fci2531地震作用地震作用E27我国铁路桥梁目前处于容许应力设计法和极限状态设计法两类方法和两套规范并存的并行时期自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a232023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2

铁路桥梁作用2.

列车荷载（1）列车竖向静活载针对高速铁路、城际铁路、客货共线铁路、重载铁路分别规定了相应的列车荷载图式自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a242023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（2）多线列车竖向静活载的折减自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a252023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法线路类型线路数折减百分比ZKH或ZH活载双线90%三线、四线80%四线以上75%ZK或ZC活载双线100%双线以上①两条线路在最不利位置承受100%的列车竖向静荷载计算，其余线路不承受列车荷载②所有线路在最不利位置承受75%的列车竖向静荷载计算对承受局部荷载的杆件均按该列车竖向荷载的100%计算桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（3）列车竖向静活载的加载加载的结构（影响线）长度应符合下列规定：①

需要加载的结构（影响线）长度超过运营列车最大编组长度时，可采用列车最大编组长度。②

对于单符号影响线，在同符号影响线各区段进行加载。③

对于多符号影响线，可在同符号影响线各区段进行加载，异符号影响线区段长度≤15m时可不加列车荷载；异符号影响线区段长度＞15m时，可按空车活载10kN/m加载。④

用空车检算桥梁各部构件时，竖向荷载应按10kN/m计算。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a262023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（4）列车竖向动力作用桥梁结构计算时考虑列车竖向动力作用，按竖向静荷载乘以动力系数（1+

μ）确定简支或连续的钢桥跨结构和钢墩台动力系数：281

1

40

L高速铁路、城际铁路桥梁结构动力系数：1

1

1.44

0.18

L

0.2

Lφ

——加载长度（m）L

——简支梁应取梁的跨度；连续梁自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a272023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法可按平均跨度乘以跨度调整系数，且不应小于最小跨度跨数234≥5跨度调整系数1.21.31.41.5桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用2.

列车荷载（5）

列车横向摇摆力我国现有规范将列车横向摇摆力作为一个集中荷载加在最不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a282023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法设计标准重载铁路客货共线铁路高速铁路城际铁路摇摆力（kN）100z1008060z——荷载系数，大于等于1桥梁作用2.3铁路桥梁作用列车荷载列车制动力或牵引力制动力或牵引力应按计算长度内列车竖向静荷载的10%计算；折减：与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按计算长度内列车竖向静荷载的7%计算。双线桥梁按一线的制动力或牵引力计算；三线或三线以上的桥梁按双线的制动力或牵引力计算自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a292023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2铁路桥梁作用3.

作业通道人行荷载作业通道人行荷载标准值取为4kN/m2当作业通道上走行检查或维修小车时同时应考虑检查或维修小车竖向荷载。设计主梁时，作业通道的人行荷载不与列车荷载同时计算。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a302023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁作用2.32.3.2

铁路桥梁作用4.

风荷载自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a312023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法A

——桥梁结构受风面积（m2）列车横桥向受风面积应按3m高的长方带计算，其作用点在轨顶以上2m高度处W0

——

基本风压值（kN/m2）系按平坦空旷地区，离地面10m高，重现期为100年10min平均最大风速计算确定顺桥向风荷载标准值与横桥向风荷载标准值的计算方法相同标准设计的风荷载强度标准值：作用于横桥向的风荷载计算：Fw=WAW=K1K2K3W01W

K

0.90（kN/m2），并不应大于1.25

kN/m21W

K

1.4（0 kN/m2）有车无车极限状态设计法自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a

322023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4以概率理论为基础的极限状态设计法基于可靠度理论，把荷载、抗力等参数作为随机变量，运用基于概率分析的分项系数来考虑其变异性并确定设计值，所以也称为荷载抗力分项系数设计法。《公路钢结构 桥梁设计规范》(JTGD64-2015)

《铁路桥涵设计规范(极限状态法)》(Q/CR9300-2018)美国规范 AASHTOLRFD欧洲规范 Eurocode自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a332023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4承载能力极限状态正常使用极限状态疲劳极限状态铁路桥涵设计规范安全性安全性适用性耐久性公路工程结构可靠性设计统一标准公路钢结构桥梁设计规范自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a342023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法安全性适用性耐久性极限状态与设计状况当整个结构或结构的部分超过某特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态设计法2.4自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a352023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法持久状况短暂状况偶然状况地震状况使用阶段施工阶段和维修阶段撞击等概率极小地震等概率小持续的时间很长持续时间相对短暂持续时间极短持续时间短对预定功能设计即要进行承载能力极限状态和正常使用极限状进行承载能力极限状态计算，可根据需要作正常使用极限状态只开展承载能力极限状态计算只开展承载能力极限状态计算态的计算计算桥涵设计需考虑的设计状况极限状态设计法2.4作用的代表值永久作用的代表值为其标准值。永久作用标准值可根据统计、计算并结合工程经验综合分析确定。可变作用的代表值包括标准值、频遇值、准永久值和组合值。频遇值、准永久值和组合值可通过可变作用的标准值分别乘以频遇值系数ψf、准永久值系数ψq和组合值系数ψfc来确定。偶然作用取其设计值作为代表值，可根据历史记载、现场观测和试验，并结合工程经验综合分析确定，也可根据有关标准的专门规定确定。地震作用的代表值为其标准值。公路和铁路地震作用的标准值应分别根据现行《公路工程抗震规范》(

JTGB02）和《铁路工程抗震设计规范》（GB50111）的规定确定。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a362023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4公路桥梁作用组合效应作用组合基本原则公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态、正常使用极限状态进行作用组合，均应按下列原则取其最不利组合效应进行设计。只有在结构上可能同时出现的作用，才进行组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时。则应以不同方向的最不利的作用组合效应进行计算。当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a372023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4作用组合基本原则施工阶段的作用组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为可变作用加以考虑。多个偶然作用不同时参与组合。地震作用不与偶然作用同时参与组合。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a382023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2.40自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a392023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法mnudGid,

Q1d,QS

S

i

1

jd

j

2（2.8）（2.9）极限状态设计法作用组合效应承载能力极限状态基本组合：永久作用设计值与可变作用设计值相组合。0m nud

G ,

Q

,

Qj

2S

S

i

1

Gi ik Q1 L 1k c

Lj Qj jk

2.4（2.10）

m nf

1

q1

1k

qj

jkSadG ,A,

j

2

S

i

1

ik d

或

Q ,

Q极限状态设计法作用组合效应承载能力极限状态偶然组合：永久作用标准值与可变作用某种代表值、一种偶然作用设计值相组合；与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验取用频遇值或准永久值。地震组合：地震组合的效应设计值应按现行《公路工程抗震规范》（JTGB022013）和《公路桥 梁抗震设计规范》(

JTG/T2231012020)

的有关规定计算。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a402023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2.4极限状态设计法作用组合效应正常使用极限状态频遇组合：永久作用标准值与汽车荷载频遇值，其他可变作用准永久值相组合。m nj

2

i

1

S

fd

S

Gik

,

f

1Q1k

,

qjQjk

（2.11）准永久组合：永久作用标准值与可变作用准永久值相组合。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a412023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法m nj

1

i

1

Sqd

S

Gik

,

qjQjk

（2.12）极限状态设计法2.4铁路桥梁作用组合效应作用组合基本原则铁路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态、正常使用极限状态和疲劳极限状态分别进行作用组合，并按下列原则取其最不利组合效应进行设计。桥梁设计时，只考虑永久作用、基本可变作用与一个方向（顺桥或横桥方向）的其他可变作用进行组合。构件的主要用途为承受某种其他可变作用时，该其他可变作用应按主导可变作用考虑。船只或排筏的撞击力、汽车撞击力以及长钢轨断轨力，只计算其中的一种与永久作用和基本可变作用的组合，而不考虑与其他可变作用组合。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a422023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4（2.13）作用组合效应承载能力极限状态基本组合jnmcjjk

Q )

Q

Q1k

1

Q

j

2Sd

0S

(

Gi

Giki

1基本组合工况自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a432023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法组合Ⅰ：永久作用设计值与基本可变作用设计值相组合。组合Ⅱ：永久作用设计值与其他可变作用设计值相组合。组合Ⅲ：永久作用设计值与基本可变作用设计值与其他可变作用（温度作用和施工荷载除外）设计值相组合。组合Ⅳ：永久作用设计值与基本可变作用设计值与其他可变作用（风荷载和施工荷载除外）设计值相组合。组合Ⅴ：永久作用设计值与基本可变作用设计值与其他可变作用（施工荷载除外）设计值相组合。组合Ⅵ：永久作用设计值与施工荷载设计值与其他可变作用设计值相组合。2.4n mSd

S

(

Gik

Ad

(

f1或

q1)Q1k

qjQjk

)i

1 j

2（2.14）极限状态设计法作用组合效应承载能力极限状态偶然组合偶然组合工况组合Ⅶ：永久作用标准值与一种偶然作用设计值和可变作用某种代表值相组合。地震组合（2.15）n mSd

S

(

Gik

I

AEk

qjQjk

)i

1 j

1地震组合工况自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a442023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法组合Ⅷ：永久作用标准值与地震作用标准值和可变作用准永久值相组合。极限状态设计法2.4（2.16）n mSdi

1

j

2

Gik

f1Q1k

qjQjk频遇组合工况组合Ⅸ：永久作用标准值与基本可变作用频遇值相组合。组合Ⅹ：永久作用标准值与基本可变作用频遇值及其他可变作用准永久值相组合。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a452023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法作用组合效应正常使用极限状态频遇组合极限状态设计法2.4（2.17）n mSdi

1

j

1

Gik

qjQjk作用组合效应正常使用极限状态准永久组合准永久组合工况组合Ⅺ：永久作用标准值与可变作用准永久值相组合。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a462023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4受力特点钢桥的钢构件2.4.5

公路钢桥主要检算内容同时承受较大轴力和弯矩自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a472023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4拱桥的吊杆、斜拉桥的拉索、悬索桥的主缆等2.4.5

公路钢桥主要检算内容轴心受力构件自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a482023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4受弯构件梁桥的主梁，桥面系纵、横梁等下纵联纵梁横梁桥门架联中上

横纵

联主梁中横联端横联纵联梁拼板主 下翼缘接板横梁2.4.5

公路钢桥主要检算内容自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a492023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4节点偏心较大的桁架拉杆、负弯矩区桥面板和拱桥刚度较大的短吊杆2.4.5

公路钢桥主要检算内容拉弯构件自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a502023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4桥梁的墩柱和索塔、节点偏心较大的桁架压杆、拱桥的拱肋、自锚式斜拉桥的主梁2.4.5

公路钢桥主要检算内容压弯构件自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a512023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.5

公路钢桥主要检算内容无论是轴心受力构件、受弯构件还是拉弯、压弯构件，必须要同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算要求。按照《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG

D64-2015)的规定：构件应按承载能力极限状态验算强度和稳定性等，钢梁应按正常使用极限状态验算竖向挠度。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a522023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4(2.19)(2.20)2.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算

0Sd≤Rd（1）轴心受拉构件强度（a）轴心受拉构件承载力应满足：

0

Nd≤A0fd（b）高强度螺栓摩擦型连接处承载力应满足:1自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a532023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法n

1

0.5

n

0Nd≤A0

fd极限状态设计法2.4(2.21)(2.22)2.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（2）轴心受压构件强度和整体稳定（a）轴心受压构件的强度应满足下式要求:

0Nd≤Aeff,cfd（b）轴心受压构件的整体稳定应满足下式要求:0自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a542023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法eff

,c y,effz

,effNeyNd

Nez

A

W

≤fW

d极限状态设计法2.4(2.23)(2.25)2.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（3）受弯构件抗弯强度（a）翼缘板弯曲正应力应满足下列要求：y,effM

y主平面内受弯的实腹式构件：

0

x

0

W双向受弯的实腹式构件：y,eff自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a552023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法z

,effM

y

M

y≤fd

0

W

W

（b）腹板剪应力应满足：

≤fd

0

≤fvd(2.24)极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（3）受弯构件抗弯强度（c）未设加劲肋处集中荷载作用下腹板的局部应力应满足：F

0

z

0

t l ≤fd(2.27)w

x（d）平面内受弯实腹式构件腹板在正应力和剪应力共同作用时应满足：(2.28)0自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a562023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法f f

2

2

x

d

vd

≤1极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（4）受弯构件整体稳定（a）符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性：有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比不超过规定数值箱形截面简支梁，其截面尺寸满足：t2twtwb1b0hb2t1h/

b0≤6L1

/

b0≤65

345

/

fy

自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a572023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（4）受弯构件整体稳定（b）等截面实腹式受弯构件应按下列规定验算整体稳定：Rd,yLT

,

yM

yMz

M

0

m,y

Rd,z

≤1W

m,z自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a582023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法Rd,yLT

,

zMz

M

M

y

0

M

Rd,z

≤1极限状态设计法2.42.4.5公路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（5）倾覆稳定①在作用基本组合下，单向受压支座始终保持受压状态②当整联只采用单向受压支座支承时，应符合：qf自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a592023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法sk

,i

S

Sbk

,i

≥k极限状态设计法2.42.4.5

公路钢桥主要检算内容2.正常使用极限状态验算进行计算竖向挠度时，应采用不计冲击力的汽车车道荷载频遇值，频遇值系数为1.0，算出的挠度不应超过规定限值自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a602023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法桥梁结构形式简支或连续桁架简支或连续板梁梁的悬臂端部斜拉桥主梁悬索桥加劲梁限值l/500l/500l/300l/400l/250极限状态设计法2.42.4.6

铁路钢桥主要检算内容无论是轴心受力构件、受弯构件还是拉弯、压弯构件，必须要同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算要求。按照《铁路桥涵设计规范(极限状态法)》（Q/CR9300-2018）的规定：钢结构应按承载能力极限状态及正常使用极限状态进行计算，连接按承载能力极限状态进行计算，承受动应力的杆件(构件及其连接)还应进行疲劳极限状态检算。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a612023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.6

铁路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（1）构件强度①

轴心受力杆件x adNdA

f(2.35)②

拉弯或压弯杆件x ad自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a622023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法Nd

MdA W

f(2.36)极限状态设计法2.4(2.37)②在一个主平面内受弯(2.38)③

受压并在一个主平面内受弯或与此相当的偏心受压(2.39)2.4.6

铁路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（2）构件整体稳定①

轴心受力杆件g2d1 x adgA

WNd

1

M≤

fd1 x adgNA≤

fd自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a632023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2 x adgMW≤

f极限状态设计法2.4(2.40)

2

=1l0ix自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a642023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法

c

hi2.4.6铁路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（2）构件整体稳定在不作进一步分析时，可按下式计算杆件的换算长细比y并根据λc从表2.32中查得相应的φ1用作φ2对于箱形截面杆件或者任何截面的杆件取φ2=1极限状态设计法2.4时，2.4.6铁路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（2）构件整体稳定μ为考虑因杆件受压弯矩增大所引用的系数：d1 adgNA≤0.15

f

1.0d1 adgNA＞0.15

f时，2自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a652023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2x da g1.25

N

E A

1

极限状态设计法2.4序号板件类型钢

材牌

号Q235qQ345q、Q370qQ420qQ500qλb/δλb/δλb/δλb/δ1H形截面中的腹板<6034<5030<4528<4026≥600.4λ+10≥500.4λ+10≥450.4λ+10≥400.4λ+102箱形截面中无加劲肋的两边支承板<6033<5030<4528<4026≥600.3λ+15≥500.3λ+15≥450.3λ+14.5≥400.3λ+143H形或T形无加劲的伸出肢铆接杆-≤12-≤10----焊接杆<6013.5<5012<4511<4010≥600.15λ+4.5≥500.14λ+5≥450.14λ+4.7≥400.14λ+4.54铆接杆角钢伸出肢受轴向力的主要杆件-≤12-≤12----支撑及次要杆件-≤16-≤16----5箱形截面中n等分线附近各设一条加劲肋的两边支承板<6028n<5024n<4522n<4020n≥60(0.3λ+10)n≥50(0.3λ+9)n≥45(0.3λ+8.5)n≥40(0.3λ+8)n自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a662023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2.4.6

铁路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（3）板件局部稳定极限状态设计法2.4(a)δ2δ1b2b1(b)δ2δ1b1(c)δ2δ2b2b2

b2(d)b1δ1(e)b3b3b2δ3δ2(f)b2b3δ2δ3(g)δ2b2δ4b4(i)(h)b3

b3b3b

3δ3

δ3b3δ3δ3注：图中b，δ分别表示表2.33中序号1、2、3、4项中的b及δ。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a672023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法2.4.6

铁路钢桥主要检算内容1.承载能力极限状态验算（3）板件局部稳定计算压应力小于抗压强度设计值

φfad

时，表中

b/δ

值除序号

4外，可按规定放宽，即根据该杆件计算压应力与设计标准强度

fad

之比

φ按表2-25查出相应的

λ

值，再根据此

λ

值按本表算出该杆件最大的

b/δ

值。极限状态设计法2.4铁路钢桥主要检算内容2.正常使用极限状态随着列车速度的提高，客车乘坐舒适度、列车运行安全性及轨道稳定性对变形的要求越来越严，一般不同的速度等级对桥梁变形的限制是不同的。梁体竖向变形对于梁桥在列车静荷载作用下，梁体的竖向挠度、梁端竖向转角均应满足规范限值要求。当无砟轨道桥梁梁端转角不满足限值要求时，应对梁端轨道结构和扣件系统受力进行检算。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a682023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.6

铁路钢桥主要检算内容2.正常使用极限状态(2)梁体横向变形①

在列车横向摇摆力、离心力、风荷载和温度的作用下，梁体的水平挠度不应大于梁体计算跨度的1/4000。风荷载（有车）与温度作用组合时，计0.75倍的风荷载与0.6倍的温度作用进行组合。②

在列车横向摇摆力、离心力和温度的作用下，高速铁路、城际铁路无砟轨道桥梁相邻梁端两侧的钢轨支点处横向相对位移不应大于1mm。③

钢梁宽跨比应符合下列规定：下承式简支钢桁梁及连续钢桁梁边跨不宜小于1/20，连续钢桁梁除边跨外其余各跨不宜小于1/25，上承式钢桁梁宽跨比及高跨比应通过计算确定。简支钢板梁不宜小于1/15，且不小于2.2m。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a692023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.4跨度（m）限值（HZ）L≤2080/L20＜L≤12823.58L-0.592自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a702023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法注：表中L

为简支梁跨度（m）。2.4.6

铁路钢桥主要检算内容2.正常使用极限状态(3)

梁体动力性能设计时速200公里及以上时，简支梁竖向自振频率不应低于以下限值。极限状态设计法2.42.4.6

铁路钢桥主要检算内容2.正常使用极限状态(3)

梁体动力性能高速铁路钢桥结构设计除进行静力分析外，尚应按实际运营客车通过桥梁情况进行车桥耦合动力响应分析，为保证列车运行安全和乘坐舒适度，车桥动力响应应符合下列规定：①

车桥耦合动力响应指标应符合以下规定：设计标准指标高速、城际铁路客货共线铁路重载铁路机车货车脱轨系数（Q/P）≤0.8≤0.8≤0.8≤1.0轮重减载率（ΔP/P）≤0.6轮对横向力Q（kN）≤10+P0/3≤80≤

0.90[15+（Pst1+Pst2）/2]≤

0.85[15+（Pst1+Pst2）/2]自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a712023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法极限状态设计法2.42.4.6

铁路钢桥主要检算内容2.正常使用极限状态(3)

梁体动力性能②

高速铁路、城际铁路、客货共线铁路车体竖向振动加速度az不应大于1.3

m/s2（半峰值），横向振动加速度a

y不应大于1.0

m/s2（半峰值）③

高速铁路、城际铁路乘坐舒适度指标可下表选用自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a722023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法④

设计时速200公里客货共线铁路、高速铁路、重载铁路桥面板在20HZ及以下的竖向振动加速度限值，有砟桥面时不应大于3.5

m/s2，无砟桥面时不应大于5.0m/s2（半峰值）。序号舒适度指标W（Sperling）评

价等

级1W≤

2.50优22.50<W≤

2.75良32.75<W≤

3.00合格极限状态设计法2.4s40

L18(1

)

1

（2.43）多线铁路桥主桁(或主梁)构件检算疲劳时，按一线偏心加载并以杠杆原理分配于主桁(或主梁)，作用于横向最不利位置，并以多线系数修正；横梁及承受局部荷载的主桁挂杆，按一线最大荷载，其他线为荷载图式中的均布荷载加载，计算疲劳应力。设计加载时，列车荷载图式是可以任意截取，但疲劳验算时异符号影响线区段长度内均应按列车荷载图式中的均布荷载加载。自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a732023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法铁路钢桥主要检算内容3.疲劳极限状态验算铁路桥梁疲劳荷载的确定运营动力系数：极限状态设计法2.4

max焊接的拉-拉及以拉为主的拉-压构件（

min

1）、非焊接的拉-拉构件（

min

0

）：(2.45)

max

max自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a742023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法非焊接的拉-压构件（

min

＜

0

）、焊接构件以压为主的拉-压构件（

min

＜

1

）：(2.44)2.4.6

铁路钢桥主要检算内容3.疲劳极限状态验算(2)

单线列车标准荷载下应力幅的计算

max

c

1

L

max

L

min

s

L

maxL

mincDDss

1

0.6

1

自强

不

息 厚德载

物极限状态设计法2.42023/6/175单线梁：多线梁：2.4.6

铁路钢桥主要检算内容3.疲劳极限状态验算(3)

等效重复应力法根据结构在使用寿命期间的各种荷载频率分布、应力幅水平及频次分布，可计算得到疲劳荷载效应的等效等幅重复应力幅

e

k1

k2

k3

c

e

k1

k2

k3

k4

c等效重复应力法计算：(2.48)

fat

e≤

t

0极限状态设计法2.4单线梁构件：自强

不

息 厚德

载

物 TsinghuaUniversityofChin

a762023/6/1《钢桥》第2章

钢桥设计基本方法多线梁构件：(2.49)(2.50)式中Pi

——疲劳荷载与标准荷载的效应比。2.4.6

铁路钢桥主要检算内容3.疲劳极限状态验算(4)

极限损伤度法建立极限损伤度应力谱中的疲劳应力变程

i

的计算：

i

k2

k3

Pi

c

i

k2

k3

k4

Pi

c极限状态设计法2.4当应力谱中的

i

均小于

0时，不检算疲劳。否则，极限损伤度法应根据疲劳应